ملخص
هناك اهتمام متزايد بفئة أهمية المواد المعروفة باسم الهلاميات المائية، والتي تتشكل عن طريق تجميع وحدات البناء الصغيرة حتى تتشكل (أو تترشح) عبر العينة. وهذا يضفي على العينة صلابة، ولكنه يترك أيضًا مسامًا يمكن أن تكون مفيدة على سبيل المثال. توصيل الأدوية، ونشر المستقلبات/المغذيات لتطبيقات هندسة الأنسجة، وما إلى ذلك. تعتبر الهلاميات المائية القائمة على البوليمر الحيوي، مثل تلك المبنية من البروتينات والتي تعتبر موضوع بحث تجريبي في كلية الفيزياء، جذابة بشكل خاص لتطبيقات الرعاية الصحية نظرًا لتوافقها الحيوي العالي.
غالبًا ما تكون الخواص الميكانيكية للهيدروجيلات حاسمة في وظيفتها. على سبيل المثال، يجب أن تتمتع مواد التئام الجروح بالحد الأدنى من القوة، ويمكن للركائز المستخدمة في هندسة الأنسجة أن تغير أنواع الخلايا المشتقة من الخلايا الجذعية المدمجة. ومع ذلك، فإن فهم الخصائص الميكانيكية (والميكانيكية أو اللزجة المرنة) الميكانيكية والتنبؤ بها يمثل تحديًا بسبب الطريقة التي تتشكل بها. إنها ليست مضطربة فحسب، بل إنها عادةً ما تكون كسرية تصل إلى حجم مميز، وكلاهما يقلل من نطاق أدوات النمذجة التي يمكن تقديمها لهذه الفئة المهمة من المواد.
سيكون مشروع الدكتوراه هذا حول تطوير نماذج رياضية و/أو حسابية للتنبؤ بالاستجابة اللزجة المرنة للهيدروجيلات و/أو المواد الكسورية العامة، باستخدام التوصيف غير الجراحي لفهم الاتجاهات والتنبؤ بالمواد والتطبيقات المستقبلية. سيعتمد أسلوب المشروع على قدرات مقدم الطلب واهتماماته، ولكنه قد يأخذ شكل (أ) تطوير كود ديناميكي جزيئي، أو ما شابه، لمحاكاة تكوين البنية الكسورية باستخدام الهلاميات المائية، واستخدام نفس الكود للتنبؤ باللزوجة المرنة للجيل الناتج، إلى جانب مقاييس مهمة أخرى مثل المسامية. من المرجح أن يتضمن هذا المشروع الحسابي بشكل أساسي الاتصال بالمجموعة التجريبية للبروتين هيدروجيل القريبة في الفيزياء. وبدلاً من ذلك، (ب) تطوير مجموعة من الأنظمة الكسورية التخطيطية في محاولة لتوصيف وتوضيح العلاقة بين الكسورية واللزوجة المرنة بشكل كامل. سيتم استخدام الأدوات الرياضية و/أو الحاسوبية للتنبؤ بالاستجابة اللزوجة المرنة وشرح الاتجاهات الملحوظة. سيتم تطبيق هذا المشروع الرياضي على الهلاميات المائية، ولكن أيضًا على المواد المقطعة كسورية مثل الكيريجامي.
